计算机图形学

本书从图形系统设计的角度介绍计算机图形学的主要理论和算法、图形软件设计技术。教材内容与工程实际紧密结合并融入课程思政元素，旨在将价值引领与知识传授、能力培养有机结合。
本书共9章，主要内容包括：　计算机图形系统的组成、几何元素之间的位置判断与求交计算、多边形的分解与网格划分、交互任务与交互技术、用户接口与图形软件界面设计、OpenGL系统及其应用开发、图形几何变换与投影变换、图形裁剪、插值曲线与曲面、逼近曲线与曲面、NURBS曲线与曲面、实体造型方法与数据结构、三维布尔运算算法、隐藏线与隐藏面消除算法、基本光照明模型与明暗处理、整体光照明模型及光线跟踪计算、纹理及纹理映射、彩色云图生成技术、分形几何、计算机动画技术等。各章均附有习题，附录中还提供了大作业要求、基于课程思政的“计算机图形学”课程教学效果考核方法。
本书可作为高等院校研究生、计算机类或相关专业本科生学习“计算机图形学”的教材，也可供技术人员从事相关工作时参考。

第1章 绪论

1．1 计算机图形学的概念

1．2 计算机图形学的研究内容

1．3 计算机图形系统的组成

1．4 点阵图形显示器简介

1．5 计算机图形学的应用

习题1

第2章 图形处理中的几何问题

2．1 图形坐标系

2．1．1 世界坐标系

2．1．2 局部坐标系

2．1．3 观察坐标系

2．1．4 设备坐标系

2．1．5 规范化设备坐标系

2．2 几何元素的定义及特点

2．3 平面图形的几何性质

2．4 几何元素之间的位置判断

2．5 几何元素之间的求交计算

2．6 多边形及其凸凹性

2．6．1 基本概念

2．6．2 多边形凸凹性的判断

2．7 多边形的分解与网格划分

2．7．1 凸多边形的三角分解

2．7．2 凹多边形的分解

2．7．3 带内环多边形的分解与基于单调链的凸分解

2．7．4 Delaunay三角剖分

2．7．5 用于三角剖分的前沿推进法

习题2

第3章 图形软件设计技术

3．1 软件的模块化设计

3．2 交互任务

3．3 交互技术

3．4 用户接口

3．4．1 用户接口的设计目标

3．4．2 用户接口的设计步骤

3．4．3 用户接口的风格

3．4．4 用户接口的设计原则

3．5 交互式图形软件的界面构成及界面元素

3．5．1 图形软件主界面

3．5．2 图形软件子界面及其主要组成元素

3．6 图形软件标准

3．6．1 GKS系统和GKS-3D系统

3．6．2 PHIGS系统

3．7 OpenGL系统及其应用开发

3．7．1 OpenGL的功能

3．7．2 OpenGL开发库的组成

3．7．3 OpenGL绘图的基本步骤

3．7．4 VC环境下进行OpenGL编程的步骤

3．7．5 OpenGL编程示例

习题3

第4章 图形变换与裁剪

4．1 二维图形的几何变换

4．1．1 点的变换与仿射变换

4．1．2 基本变换

4．1．3 齐次坐标

4．1．4 组合变换

4．2 窗口到视区的坐标变换

4．3 二维图形的裁剪问题

4．4 二维图形裁剪的经典算法

4．4．1 直线段裁剪与Cohen-Sutherland算法

4．4．2 多边形裁剪与Sutherland-Hodgman算法

4．4．3 Weiler-Atherton算法

4．5 三维图形的处理流程

4．6 三维图形几何变换之模型变换

4．6．1 三维基本变换

4．6．2 三维组合变换

4．7 正平行投影变换

4．8 透视投影变换

4．8．1 灭点与透视投影特性

4．8．2 点的透视变换

4．8．3 物体的透视变换与透视图

4．9 局部坐标系与世界坐标系之间的坐标变换

……

第5章 曲线与曲面

第6章 几何造型

第7章 消隐处理

第8章 真实感图形的生成

第9章 图形学研究专题

附录

参考文献

本书的特点有以下几方面：　
（1） 站在设计图形软件系统的角度进行取材和内容叙述。
（2） 内容与工程紧密结合。
（3） 加强实践环节。本书以OpenGL作为实践的编程工具，实用性强、起点高；配合教学效果，设计了三次大作业；精心设计了一些操作性强、利于内容掌握和能力培养的练习题，放在各章习题中。
（4） 课程思政的融入。
（5） 内容系统、完整。

本书主要内容包括：计算机图形系统的组成、几何元素之间的位置判断与求交计算、多边形的分解与网格划分、交互任务与交互技术、用户接口与图形软件界面设计、OpenGL及其应用开发、图形几何变换与投影变换、图形裁剪、插值曲线与曲面、逼近曲线与曲面、NURBS曲线与曲面、实体造型方法与数据结构、三维布尔运算算法、隐藏线与隐藏面消除算法、基本光照明模型与明暗处理、整体光照明模型及光线跟踪计算、纹理及纹理映射、彩色云图生成技术、分形几何、计算机动画技术等。